高中物理高考 考点09 受力分析共点力平衡-备战2022年高考物理考点一遍过

一、受力分析 1．基本步骤：（1）确定研究对象——点、单个物体或系统；（2）隔离物体分析——先分析场力（重力、电场力、磁场力），再分析接触力（先弹力后摩擦力），最后分析其他力；（3）画受力示意图。 2．关键条件：光滑——不计摩擦；轻——重力不计；忽略空气阻力等。 二、共点力平衡 1．整体法和隔离法：当分析相互作用的两个或两个以上的物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；在分析系统内各物体（或一个物体各部分）间的相互作用时常用隔离法。对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法。 2．动态平衡分析方法： （1）解析法：列平衡方程求出未知量与已知量的关系式，根据函数关系分析判断。 （2）图解法：根据平行四边形定则或三角形定则作出变化的图示，由几何关系分析判断。 3．临界、极值问题： （1）两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0（主要体现为两物体间的弹力为0）； （2）绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值； （3）绳子绷紧与松驰的临界条件为绳中张力为0； （4）存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大； （5）由平衡条件列方程，物理量在数学上有极值（如三角函数）。 如图所示，将某均匀长方体锯成A、B两块后，在水平桌面上并对放在一起，现用水平力F推B，使A、B整体保持长方体沿F方向匀速运动，则 A．A在水平方向受到三个力的作用，且合力为零 B．A在水平方向受到五个力的作用，且合力为零 C．A对B的作用力方向与A、B接触面垂直 D．B对A的弹力大于桌面对A的摩擦力 【参考答案】A 【详细解析】对A受力分析，在水平方向上受B对A的弹力，桌面的滑动摩擦力，B对A的静摩擦力，在三个力的作用下处于平衡，受力如图， 故A正确，B错误。B对A的弹力和静摩擦力的合力与桌面的滑动摩擦力等值反向，与F的方向相同；根据牛顿第三定律可知，A对B的作用力方向与F的方向相反，不是A、B接触面垂直，故C错误。因为B对A的弹力与B对A的摩擦力垂直，二者的合力等于桌面对A的摩擦力，所以B对A的弹力小于桌面对A的摩擦力，故D错误。 1．（2019·广东省潮州市高一期末）如图所示，放在斜面体上的物块A和斜面体B一起在光滑水平面上向右做匀速直线运动。关于物块A和斜面B的受力情况的分析正确是 A．物块A对斜面体B的摩擦力沿斜面向上 B．斜面体B对A的支持力方向竖直向上 C．物块A受到4个力的作用 D．斜面体B受到A的作用力的合力在竖直方向上 【答案】D 【解析】放在斜面体上的物块A和斜面体B一起在光滑水平面上向右作匀速直线运动，A和B都受力平衡，B对A的摩擦力方向沿斜面向上，则A对B的摩擦力方向沿斜面向下，故A错误；斜面体B对A的支持力方向垂直于斜面向上，故B错误；物块A受到重力、支持力和摩擦力3个力的作用，故C错误；物体A受力平衡，则B对A的作用力方向竖直向上，根据牛顿第三定律可得斜面体B受到A的作用力的合力竖直向下，故D正确。 如图，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，其右侧面与风速垂直，当风速为时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力F正比于Sv2(其中v为风速、S为物块迎风面积)，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现有质量为64m的同一材料做成的另一正方体物块，刚好把该物块吹动需要的风速为 A．2v0 B．4v0 C．8v0 D．16v0 【参考答案】A 【详细解析】物块刚好被推动，根据平衡条件有：，设物块边长为a，其中：，，有。质量变成64倍，体积变成64倍，则边长变成4倍，解得风速变为原来的2倍，选项A正确，BCD错误。 1．（2019·广东省汕头市高三模拟）重力都为G的两个小球A和B用三段轻绳如图连接后悬挂在O点上，O、B间的绳子长度是A、B间的绳子长度的2倍，将一个拉力F作用到小球B上，使三段轻绳都伸直且O、A间和A、B间的两端绳子分别处于垂直和水平方向上，则拉力F的最小值为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】因OA竖直，则AB无拉力，则B球受三个力作用，当力F的方向与OB方向垂直时，力F最小；则由平衡知识可知，故选A。 【名师点睛】此题是关于共点力的平衡问题；关键是知道当OA竖直时，AB无拉力，且当F垂直OB时，力F最小即可解答。 叠放在水平地面上的四个完全相同的排球如图所示，质量均为m，相互接触，球与地面间的动摩擦因数均为μ，则 A．上方球与下方3个球间均没有弹力 B．下方三个球与水平地面间均没有摩擦力 C．水平地面对下方三个球的支持力均为4mg/3 D．水平地面对下方三个球的摩擦力均为4μmg/3 【参考答案】C 【详细解析】上方的球肯定受重力作用，如果下方的球对其没有作用力，则不会保持静止状态，A错误；对下方任意球受力分析，如图所示，球肯定受到竖直向下的重力，地面给的竖直向上的支持力，以及上方球给的弹力，如果地面对球没有摩擦力，则这三个力合力不为零，下方的球不能处于静止状态，故B错误；将三者看做一个整体，在竖直方向上：整体受到竖直向下的重力4mg，竖直向上的支持力，而在水平方向上，受到三个夹角为120°的等大的摩擦力，根据共点力平衡条件可得，而地面对每个球的支持力相等，故每个球受到的支持力为，C正确；由于球受到的是静摩擦力，不能根据计算，故D错误。 1．（2019·山东省青岛市高三三模）胶州湾大桥是青岛市境内黄岛区、城阳区以及李沧区的跨海通道，对进一步加快山东半岛城市群建设有着重要意义。如图，设桥体中三块相同的钢箱梁1、2、3受到钢索a、b、c拉力的方向相同，相邻钢箱梁间的作用力均沿水平方向，下列说法正确的是 A．钢箱梁1对2的作用力大于钢箱梁2对1的作用力 B．钢箱梁3所受合力最大 C．钢箱梁2、3间作用力大于钢箱梁1、2间作用力 D．钢索c上的拉力大于钢索b上的拉力 【答案】C 【解析】钢箱梁1对2的作用力与钢箱梁2对1的作用力是作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故选项A错误；每个钢箱梁都处于平衡状态，合力均为零，故选项B错误；对钢箱梁2受力分析，设钢索的拉力与水平方向的夹角为，由平衡条件知，所以钢箱梁1、2间作用力小于钢箱梁2、3间作用力，故选项C正确；由竖直方向受力平衡知，可得，钢索拉力的方向相同，所以三块钢箱梁受到钢索的拉力大小相等，故选项D错误。 （2019·四川省威远中学高三第一次月考）如图所示，物体的重力为G，保持细绳AO的位置不变，让细绳BO的B端沿四分之一圆周从D点缓慢向E点移动。在此过程中 A．细绳BO上的张力先增大后减小 B．细绳BO上的张力先减小后增大 C．细绳AO上的张力一直增大 D．细绳AO上的张力一直减小 【参考答案】BC 【详细解析】以结点O为研究对象，分析受力情况：重力G、绳AO的张力F1和绳BO的张力F2，作出BO在三个不同位置时受力图，如图： 由图看出，BO绳上的张力F2先减小后增大，而AO绳上的张力一直增大，故选BC。 1．如图所示，一只松鼠沿着较粗均匀的树枝从右向左缓慢爬行，在松鼠从A运动到B的过程中，下列说法正确的是 A．松鼠对树枝的弹力保持不变 B．松鼠对树枝的弹力先减小后增大 C．松鼠对树枝的摩擦力先减小后增大 D．树枝对松鼠的作用力先减小后增大 【答案】C 【解析】设树枝的切线与水平方向的夹角为θ，松鼠所受的弹力，从A到B的过程中，θ先减小后增大，则弹力先增大后减小，AB错误；松鼠所受的摩擦力，从A到B的过程中，θ先减小后增大，则摩擦力先减小后增大，C正确；树枝对松鼠的作用力与松鼠的重力等大反向，所以树枝对松鼠的作用力大小不变，D错误。 如图所示，倾角为α的薄木板固定在水平面上，板上有一小孔B，不可伸长的轻绳一端系一物体A，另一端穿过小孔B竖直下垂。开始时，板上方的细线水平伸直。现慢慢拉动细绳下垂端，在物体缓慢到达小孔B的过程中，轨迹正好是一个半圆周，则物体与斜面间的动摩擦因数为 A． B． C． D． 【参考答案】C 【详细解析】物体在斜面上缓慢运动时，受到4个力：重力G，绳子的拉力F1，斜面的支持力F2，物体在运动时受到的摩擦力F3，这四个力的合力近似为零；其中F1和F3同斜面平行，F2同斜面垂直，G同斜面成（90°–α）。在垂直斜面方向，有：，因此有摩擦力；平行于斜面的方向上，为了简化问题状态，以A点处的系统状态来进行分析，此时时摩擦力和重力在斜面平行方向上的力是反向、等大的，即应该是近似平衡的，有：，因此；故选C。 1．（2019·山东省淄博市淄川中学高二月考）如图所示，两个小球a、b质量均为m，用细线相连并悬挂于O点，现用一轻质弹簧给小球a施加一个力F，使整个装置处于静止状态，且Oa与竖直方向夹角为θ=60°，已知弹簧劲度系数为k，则弹簧形变量可能是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】以小球ab整体为研究对象，分析受力，作出F在几个方向时整体的受力图； 根据平衡条件得知：F与T的合力与整体重力2mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，F的最小值为：Fmin=2mgsinθ=mg。根据胡克定律：Fmin=kxmin，所以：；F的最大值为2mg，则，则A可能，BCD不可能，故选A。 1．如图所示，重力为G的质点M，与三根劲度系数相同的轻质弹簧A、B、C相连，C处于竖直方向，静止时，相邻弹簧间的夹角均为120°，已知弹簧A和B对质点的作用力的大小均为2G，则弹簧C对质点的作用力大小可能为 A．0 B．G C．2G D．3G 2．（2019·河南省新乡市高三第三次模拟）如图所示，斜面体A与楔形物体B叠放在一起置于水平面上，且B的上方连一轻弹簧，弹簧上端固定在天花板上，弹簧处于自由伸长状态，A与B均保持静止。A、B的受力个数分别为 A．4 3 B．3 4 C．3 3 D．4 4 3．（2019·贵州省六盘水七中高三第二次月考）图所示，粗糙斜劈C放在粗糙水平面上，物体A放在斜面上，轻质细线一端固定在物体A上，另一端绕过光滑的滑轮悬挂物体B。现在水平外力F作用下使小球B缓慢升高，整个系统始终处于静止状态，则在小球B缓慢升高的过程中 A．细线对A的拉力增大 B．物体A与C之间的摩擦力增大 C．地面对C的摩擦力先增大后减小 D．连接滑轮的轻杆对滑轮的作用力方向始终竖直向上 4．如图所示，木板P下端通过光滑铰链固定于水平地面上的O点，物体A、B叠放在木板上且处于静止状态，此时物体B的上表面水平。现使木板P绕O点缓慢旋转到虚线所示位置，物体A、B仍保持静止，与原位置的情况相比 A．B对A的支持力不变 B．B对A的支持力减小 C．木板对B的支持力增大 D．木板对B的摩擦力增大 5．如图所示，物块A放在直角三角形斜面体B上面，B放在轻弹簧上面并紧挨着竖直粗糙墙壁，处于静止状态，弹簧竖直。现用力F沿斜面向上推A，但A、B仍处于静止状态。下列说法正确的是 A．施加F前，B可能受6个力 B．施加F后，A、B之间的摩擦力一定变小 C．施加F后，B受到弹簧的弹力可能变小 D．施加F后，B与墙之间的摩擦力一定小于F 6．（2019·湖南长沙一中高三第二次月考）如图所示，两个完全相同的小球、，放置在墙壁和斜木板之间，当斜木板和竖直墙壁的夹角缓慢减小时（），下列说法错误的是 A．墙壁、木板受到球的压力均增大 B．墙壁、木板受到球的压力均减小 C．球对球的压力增大，对木板的压力减小 D．球受到墙壁、木板和球的作用力的合力不变 7．（2019·浙江省高三第一次统考）如图，质量分别为mA、mB的A、B两个楔形物体叠放在一起，B靠在竖直墙壁上，在水平力F的作用下，A、B静止不动，